[發明專利]堆疊非水電解質電池及其制造方法和堆疊設備

有效

• 申請號: 200810080482.0
• 申請日: 2008-02-19
• 公開（公告）號: CN101252208A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 古宮隆
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M2/14;H01M10/38
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發明涉及堆疊非水電解質電池及其制造方法和堆疊設備。特別是，本發明涉及通過在堆疊電極時防止電極偏離其合適的位置來提高其電池質量和性能的堆疊非水電解質電池及其制造方法和用于其的堆疊設備。

背景技術

作為電子設備，例如手提電話和筆記本私人電腦，近些年進一步傾向于無繩化和便攜化發展，厚度、尺寸和重量減小的便攜式電子設備已經被接連地開發出來。此外，由于類型和功能的多樣化，它們的功耗在增加，并且這需要電池具有更高的容量和更輕的重量作為它們的能源。因此，為了滿足這一要求，以及提出了堆疊非水電解質電池，在這其中，包括利用摻雜/去摻雜鋰離子的各種類型的鋰離子二次電池。

在某些鋰離子二次電池中，為了取得減少它們的厚度，采用了堆疊類型，其中多個陽極和陰極通過隔離物交替堆疊。在這樣的電池中，在一部分上，在陽極集流體1b的兩個表面上形成具有陽極活性材料層1a的陽極1，通過隔離物3與在陰極集流體2b的兩個表面上形成具有陰極活性材料層2a的陰極2相對，陰極2大于陽極1，并且隔離物3的長度等于或者大于陰極2的長度，如圖1A所示。在該結構中，鋰離子通常穿過隔離物3充電和放電。

然而，當陽極1大于隔離物3并且因此相對于陰極2時，如圖1B所示，在陽極1直接相對于陰極2的一部分上產生沒有通過隔離物3流動的離子，如圖中的虛線所示，在電池中造成例如短路和反常發熱的問題。此外，如圖1C所示，當陽極1不僅大于隔離物3而且大于陰極2時，鋰4堆積在陰極2的邊緣部分上，并且形成樹枝狀結晶物，從而引起短路。

因此，因為陽極1、陰極2和隔離物3中任何一個的偏離都會大大影響電池的質量，所以需要防止陽極1和陰極2在電池的制造期間或者之后遭受沖擊時由于電池內部元件的偏離所引起的二者彼此直接相對。

因此，提出了密封型片狀鋰電池，例如日本未審查專利申請公開第10-172565號(下稱“專利文獻1”)所揭示的電池。在該電池中，陽極和陰極至少之一被裝入袋狀隔離物中，該帶狀隔離物中邊緣部分進行了焊接，并且如圖2所示進行堆疊。應當注意的是，在圖2中，堆疊了多個陽極1和陰極2，并且通過省略電池的包裝材料進行了示出。

此外，除了具有專利文獻1所揭示的結構的電池之外，例如還提出了這些電池：具有螺旋纏繞堆疊的縱向截面結構的電池，其中堆疊的電極主體4每一個都具有通過隔離物3層疊的陽極1和陰極2，同時通過另一片隔離物3螺旋纏繞，如圖3所示；以及具有折疊的縱向截面結構的電池，其中陽極1和陰極2交替地插入曲折褶皺的隔離物3的空間中，如圖4所示。

發明內容

然而，在專利文獻1所揭示的電池中，其中陽極和陰極至少之一裝入帶狀的隔離物中，需要具有高定位精度的昂貴的密封設備，以便保證在隔離物的每個邊緣具有很小的焊接余量，例如約3mm至4mm，由此增加了制造成本。另外，由于焊接余量，電極不能形成為很大的尺寸，這限制了電池容量的增加。

此外，在具有螺旋纏繞堆疊或者折疊縱向截面結構的上述電池中，每個電極以一定間隙插入隔離物之間，從而電極僅通過來自垂直相鄰電極的接觸力被保持，例如圖5A和5B所示。這在施加沖擊時會松動保持在其位置上的電極，并且引起電極從其合適位置偏離，很可能削弱電池的質量。此外，對于這些電池，隔離物3必須以特殊的方式折疊，而這必然需要昂貴的設備。

此外，在陽極/陰極和隔離物分別交替堆疊的簡單構造中，外來物質可能從隔離物和陽極/陰極之間的界面進入，這也很可能阻礙電池反應而削弱電池的質量和安全。

因此，希望提供一種具有較好電池質量和性能的堆疊非水電解質電池，及其制造方法和堆疊設備。

根據本發明的第一方面，提供有一種堆疊非水電解質電池，其包括多個交替堆疊且由隔離物隔離的陽極和陰極。隔離物沿著陽極和陰極之一的邊緣部分具有抬高的邊緣部分。多個隔離物的該抬高的邊緣部分彼此交疊。

根據本發明的第二方面，提供有一種制造堆疊非水電解質電池的方法，包括如下步驟：堆疊陽極或者陰極和隔離物，從而抬高隔離物的邊緣部分；保持隔離物的該抬高邊緣部分的狀態以制造電池元件；以及用封裝材料封裝電池元件。通過反復下面的步驟多次來完成堆疊步驟，吸取陽極或者陰極，吸取隔離物并同時保持吸取陽極或者陰極，在外形保持構件中插入陽極或者陰極和隔離物，使得隔離物的邊緣部分被抬高，通過釋放吸取陽極或者陰極和隔離物，以將陽極或者陰極和隔離物安裝在一起。